安全滑接輸電裝置在橋式起重機小車上的應用

2010-06-20 12:33:10陳宏躍上海鐵路裝卸服務集團有限公司合肥裝卸分公司

上海鐵道增刊 2010年1期

陳宏躍上海鐵路裝卸服務（集團）有限公司合肥裝卸分公司

安全滑接輸電裝置近年來在門式、橋式起重機等軌型式起重機大車供電裝置上廣泛采用，代替原角鋼滑線、電纜盤繞線、鋼鋁裸露滑線等供電方式，具有接觸性好、電壓降小、安全可靠等優點，但在起重機小車上的應用情況，國內文獻未有報道。合肥南站貨場QD 20/5t橋式起重機主要擔負笨重鋼材、玻璃貨物的裝卸車作業，對起重安全性能要求極高。我們采用DHG型滑接輸電裝置，對該機械小車原電纜滑車供電裝置進行改造，以增強安全使用要求。

1 DHG型滑接輸電裝置基本構造

DHG型滑接輸電裝置由導管、導電器（集電器）兩個主要部件和一些輔助件構成。

圖1 導管

導管（見圖1）是一根半封閉的異形管狀部件，是安全滑觸線的主體部分。其內部可根據需要嵌設3-16根裸體導軌作為供電導線，各導軌間相互絕緣，并與外殼絕緣，從而保證供電的安全性，并在帶電檢修時有效地防止檢修人員觸電事故。導管每條標準長度4m，可以連接成任意需要長度。導管制作成直線形，也可以按特殊需求制成圓弧形等。

導電器（集電器）是在導管內運行的一組電刷殼架，由安置在用電機構（行車、小車、電動葫蘆等）上的拔叉（或牽引鏈條等）帶動，使之與用電機構成同步運行，將通過導軌、電刷的電能傳輸到電動機或其它控制元件。導電器電刷的極數有3-16極，與導管中導軌數相對應（見圖 2）。

圖2 導電器

2 DHG型滑接輸電裝置的優點

2.1 安全性好

電纜必須拖行，須用電纜小車隨動，電纜外皮易于折裂。滑接輸電裝置的外殼及支持部分都用工程塑料制成，絕緣與耐腐蝕性能好，有一定的機械強度。其導電部分采用銅導軌，既導電，又起導軌作用。多線集成于一根導管內，由與導軌保持常壓接觸的滾動小車動態供電。滑接輸電裝置的絕緣電阻在1000MΩ以上，能承受6000V高壓，具有很高的安全性。此外，由于導管壓有凸槽，能保證電刷壓力不受小車移動、震動沖擊的影響。電刷是高含銅量的銅石墨混合物，具有自潤滑性。在接觸中能形成導電的氫化亞銅薄膜，經過冷壓加工的導軌表面光潔度高，與電刷呈面接觸，基本不出現電弧。結構上還設有滅弧、隔弧裝置，在粉塵多的場所可提供安全可靠的移動電源。該裝置可用于三相一地制供電，保證接地線或零線可單獨連接。

2.2 使用可靠

供電裝置的可靠性決定于電刷與導軌的接觸狀態、電刷與集電器的移動性能以及克服移動誤差、沖擊與震動的性能。DHG型滑接輸電裝置的電刷與導軌間是平面柔性接觸,帶有導電薄膜層,移動時電刷連續平移,移動軌跡除由集電器保證外,輸電導管的塑料槽也有導向作用。電刷的接觸壓力由集電器滾輪與導管滾道間隙保證,傳動機構的移動誤差、沖擊與震動均對電刷的接觸力不產生影響。

2.3 壽命長

DHG型滑接輸電裝置的使用壽命決定于導軌的磨損量、工程塑料的老化期。DHG裝置摩擦面有較高的光浩度，采用石墨自潤滑，摩擦系數小。電刷是銅、石墨混合物，硬度較低，可保護導軌的耐磨性。電刷與導軌間為銅-銅接觸，無電腐蝕。硬質工程料塑的老化期為12年左右，比軟塑料橡膠更能抵抗熱老化與紫外線老化，接近機電設備的設計壽命。電纜供電不是滑動接觸，電纜須和移動機構同時移動，因而纜線長，還必須有電纜小車和移動裝置，機構復雜。而電纜的附油、耐腐蝕、耐老化能力差。

2.4 節能效果好

DHG型滑接輸電裝置采用了電線電纜用銅作為導電材料，導電率相當于鋼滑線的8倍、鋁型材的2.5倍。DHG裝置是以塑料導管作為絕緣保護外殼，使用銅量減少到最小限度。供電安全滑觸線裝置結構簡單，許用電流密度高、電阻率低、電壓損耗低，可節電10%左右。

2.5 適用范圍廣，鋪設方便

DHG型滑接輸電裝置能用于室內或室外，沒有裸露滑線，無露天、雨雪冰凍氣候的后顧之憂，在-30℃～+55℃條件下均可安全使用。它不但適用于直線往復移動，而且可沿弧段移動。DHG裝置由于將多股線集成于管內，每米僅重約2kg～3kg，可高空懸掛，也可用于地溝埋設，不需埋設角鐵支架，在鋼軌壓板螺栓上便可安裝，安裝一條線僅需幾小時。

2.6 具有較好的經濟性

從使用壽命期總成本比較，DHG型滑接輸電裝置平均壽命期為12年以上，是角鐵滑線的4倍，鋼鋁滑線的3倍，電纜的4倍。不需要進行經常性維護，有效節約成本支出。

3 產品應用選型

（1）合肥南站貨場擔負合肥站整車、集裝箱、危險品的裝卸車、進出貨作業，年平均作業量400萬t。橋吊線架設QD20/5t橋式起重機1臺，為合肥南站貨場的主要作業線路。該機年平均作業量約30萬t，主要承擔笨重貨物、鋼材、玻璃等的裝卸車和進出貨任務。因其單一機械、主要作業線路的特性，對鐵路運輸效率、貨車周轉、貨物安全等有直接影響，對小車線路供電裝置的改造選型必須充分考慮各種因素，確保滿足使用要求。

（2）QD20/5t橋式起重機安裝DHG型滑接輸電裝置的客觀條件

QD20/5t橋式起重機為雙梁鋼結構，跨度22.5m，主梁兩側各有約1.1m寬的維修平臺。起重小車安裝在主梁上平面的鋼軌上，主梁上平面距維修平臺高度為70cm，空間開闊，滿足DHG型滑接輸電裝置安裝要求，可以進行改造施工。

（3）QD20/5t橋式起重機小車電氣主要技術參數：

主鉤：JZR2-52-8型三相異步繞線電動機，功率30kW。

副鉤：JZR2-42-8型三相異步繞線電動機，功率16kW。

小車走行：JZR2-12-6型三相異步繞線電動機，功率3.5kW。

（4）DHG型滑接輸電裝置實際選型方案

根據適用功率和實際安裝條件，我們設計采用三根DHG型滑接輸電裝置對主鉤、副鉤、小車走行分別供電，具體選型如下：

①采用DHG-7-35型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為35mm2。在40℃時額定連續電流140A，電級數為7級，分別為主鉤電機定子、轉子和主鉤起升限位提供電源，主鉤制動器三相電源與電機轉子并接。該裝置配用JS-7-80型集電器。

②采用DHG-7-25型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為25mm2。在40℃時額定連續電流100A，電級數為7級，分別為副鉤電機定子、轉子和副鉤起升限位提供電源，副鉤制動器三相電源與電機轉子并接。該裝置配用JS-7-50型集電器。

③采用DHG-7-16型滑接輸電裝置一根，長度20m，截面積為16mm2。在40℃時額定連續電流80A，電級數為7級，分別為起重機小車電機定子、轉子和小車走行限位提供電源。該裝置配用JS-7-50型集電器。

4 安全性能校核

4.1 連續電流校核

采用三相制供電，相間電壓U=380V，電機功率因數COSФ取0.75和0.7。

主鉤電機額定電流：I1=P/（31/2×U×COSФ）

=30kW/（1.732×380×0.75）

≈60A<140A

副鉤電機額定電流：I2=P/（31/2×U×COSФ）

=16kW/（1.732×380×0.75）

≈33A<100A

小車走行電機額定電流：I3=P/（31/2×U×COSФ）

=3.5kW/（1.732×380×0.7）

≈10A<80A

上述計算結果表明均能夠滿足安全使用要求，校核通過。

4.2 電壓降校核

QD20/5t橋式起重機工作等級為M5級，電壓降要求小于5%：

△U=[(173×Imax×L×COSФ)/

(δ×S×Un)]%

其中：Imax-最大負荷電流

L-供電滑觸線裝置計算長度m

δ-導電率，銅取 50m/Ωmm2

S-導軌截面積mm2

Un-額定工作電壓

COSФ-功率因數，和前取值相同

DHG-7-35型滑接輸電裝置電壓降：

△U1=[(173×140×20×0.75)/

(50×35×380)]%=0.55%<5%

DHG-7-25型滑接輸電裝置電壓降：

△U2=[(173×100×20×0.75)/(50×25×380)]%=0.55%<5%

DHG-7-16型滑接輸電裝置電壓降：

△U3=[(173×80×20×0.7)/

(50×16×380)]%=0.64%<5%

均能夠滿足安全使用要求，校核通過。

通過查閱相關資料和參考文獻，上述所應用的集電器在導管中移動的牽引力約為20N，遠小于國標規定的80N標準，通過。

5 現場安裝應用和維護

DHG型滑接輸電裝置安裝位置要求盡可能避開高溫熱源、強光照射及其紅、紫外線輻射。因此，我們選擇安裝在起重機主梁北側立面，位于維修走臺邊，既無物體撞擊又便于日后維修。

5.1 安裝方案

根據產品選型方案，我們選擇3根輸電裝置分別供電，因此必須根據現場實際狀況進行空間合理利用，確定采取上下兩層的安裝方式。DHG-7-35型滑接輸電裝置安裝在上層，DHG-7-25型和DHG-7-16型滑接輸電裝置安裝在下層平行排列，分別采用專用支架裝配，支架直接焊接在起重機主梁北側立面（見圖3）。在起重機小車北側面焊接H型支架（撥叉），相匹配的3只集電器分上下兩層與DHG裝置對應，分別固定在H型支架上。集電器所有輸出線路使用軟電纜，通過一根焊接在小車上的鋼制穿線管，接入起重機小車上的電氣接線盒。直線導管每根長4m，支架的懸吊間距按圖4進行安裝，支架必須牢固且排列整齊美觀。